专利名称：单组分可湿固化密封剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用于航空航天和其它应用的密封剂。更特别地，本发明涉及单组分可湿固化密封剂。
背景技术：
可用于航空航天和其它应用的密封剂可以分类为预混冷冻组合物(PMF)和双组分体系。在双组分体系中，第一组分包含连同若干附加物质一起的主要聚合物如多硫化物聚合物。第一组分不含固化剂，而固化剂是处于第二组分中。分别制造、包装两个组分，在使用之前立即将它们混合在一起。与要求在使用之前混合固化糊料和基质的双组分体系不同，可以通过外部因素如温度固化PMF。为此，必须在例如-40° F至-80° F下冷冻PMF以便抑制或减缓固化反应。 当后来使PMF达到室温时，固化速率显著增大。PMF提供了不用混合的即用型便利并且因此比某些双组分体系更成本有效和时间有效。然而，现有PMF具有有限的储存期限并且要求在-40° F至-80° F的很低温度下储存。实际上，现有PMF要求基质组分和活化剂混合之后立即冷冻以减缓固化反应。此外，PMF必须在使用之前于冷冻温度下储存以减缓固化。 对冷冻的需要至少在额外的劳动和设备方面会增加相当多的制造成本。另外，所述组合物必须在低的冷冻温度(即，-40° F至-80° F)下运输和储存，从而增加甚至更多的成本。 另外，由于冷冻所述组合物仅仅减缓固化反应，因此PMF具有有限的储存寿命。发明概述按照本发明的一种实施方案，单组分可湿固化密封剂组合物包含硅烷封端的聚硫醚组分、填料和催化剂。合并所述硅烷封端的聚硫醚组分、填料和催化剂并且将它们包装在防潮密封容器中以基本上防止固化。所述组合物在基本上不含湿分的条件下和在环境温度下是稳定的。当防潮密封容器开封并且所述组合物暴露于湿分时，湿分促进组合物的固化以形成密封剂。按照本发明的一种实施方案，制备单组分可湿固化密封剂组合物的方法包括使巯基封端的聚硫醚与具有硅烷基团的化合物反应以形成硅烷封端的聚硫醚。然后将硅烷封端的聚硫醚与填料和催化剂合并并且与湿分隔离以防止固化。最后，将所述组合物施涂于基材上，当应用时，使所述组合物暴露于湿分并使其固化以形成密封剂。本发明的实施方案具有附加的益处，即它们不需要冷冻和低温储存并且它们具有延长的储存寿命。发明详述在本发明的一种示例性实施方案中，单组分可湿固化密封剂组合物包含硅烷封端的聚硫醚组分、填料和催化剂。合并所述硅烷封端的聚硫醚组分、填料和催化剂并且将它们包装在防潮密封容器中以基本上防止固化。所述组合物在基本上不含湿分的条件下和在环境温度下是稳定的。本文使用的“不含湿分”和“基本上不含湿分”是指尽管所述组合物可能含有一些湿分，但是湿分的量不足以引起组合物的实质固化。当防潮密封容器开封并且所述组合物被施涂于基材上时，该组合物暴露于湿分，所述湿分促进组合物的固化以形成可用于许多应用的密封剂，这些应用包括但不限于航空航天和类似的应用。所述硅烷封端的聚硫醚组分可以是以还能够缩合的可水解基团封端的任何硅烷封端的聚硫醚。所述硅烷封端的聚硫醚组分可以是单一的硅烷封端的聚硫醚或者多种硅烷封端的聚硫醚的组合。硅烷端基包含与Si原子相连的可水解和可缩合的基团。用于与硅烷基团的Si原子相连的合适的可水解基团的非限制性实例包括烷氧基等。按照本发明的实施方案，可以通过使巯基封端的聚硫醚与具有硅烷基团的化合物反应而制备硅烷封端的聚硫醚。可以使用任何合适的巯基封端的聚硫醚。本文使用的“聚硫醚”是指具有包含S原子但不包含S-S键的主链的聚合物，即，聚合物主链具有-C-S-C-键。 合适的具有硅烷基团的化合物的非限制性实例包括硅烷封端的乙烯基化合物、硅烷封端的异氰酸酯化合物和硅烷封端的环氧化合物。可用的巯基封端的聚硫醚可以通过使二乙烯基醚或者多种二乙烯基醚的混合物与过量的二硫醇或者多种二硫醇的混合物反应而制成。在一些示例性实施方案中，在制备所述硅烷封端的聚硫醚的反应中所用的巯基封端的聚硫醚可以是下式(1)表示的巯基封端的聚硫醚。可用于形成本发明的巯基封端的聚硫醚具有至少为2的末端巯基官能度。H- [S-R1-S- (CH2) p-0- (-R2-O-) m- (CH2) q-] n-S-RrSH (1)在式1中，队可以选自C2-Ciq正亚烷基、C2-C6支化亚烷基、C6-C8亚环烷基、C6-Ciq 烷基亚环烷基、杂环基团、-[(-CH2)「《,-(CHI-基团和其中至少一个-CH2-单元被甲基代替的-[("CH2) P-X] q- (-CH2) 基团。&可以选自C2-Cltl正亚烷基、C2-C6支化亚烷基、C6-C8亚环烷基、c6-c14烷基亚环烷基、杂环基团和-[(-α ρ-χ -ΚΗ》^基团。X可以选自0原子、 S原子和-M3-基团。民可以选自H原子和甲基。另夕卜，在式1中，m为1-50的整数，η为 1-60的整数，ρ为2-6的整数，q为1_5的整数，r为2_10的整数。在一种实施方案中，例如，R1为C2-C6烷基和R2为C2-C6烷基。在一种示例性实施方案中，所述巯基封端的聚硫醚组分可以由式1的巯基封端的聚硫醚表示，其中R1为_[ (-CH2)p-X](-CH2)厂，P为2，X为0原子，q为2，r为2，&为亚乙基，m为2和η为9。在巯基封端的聚硫醚的可供选择的实施方案中，m为1，&为正亚丁基，R1不是亚乙基或正亚丙基。在巯基封端的聚硫醚的另一实施方案中，m为l，p为2，q为 2，r为2，R2为亚乙基，X不是0原子。合适的巯基封端的聚硫醚化合物的另外的非限制性实例包括在^ok等的 U. S. 6，509，418中公开的那些，该专利的全部内容通过引用并入本文。按照本发明的实施方案，使巯基封端的聚硫醚与具有硅烷基团的化合物反应以产生硅烷封端的聚硫醚组分。合适的具有硅烷基团的化合物的非限制性实例包括硅烷封端的乙烯基化合物、硅烷封端的异氰酸酯化合物和硅烷封端的环氧化合物。硅烷基团包含与Si 原子相连的可水解基团。特别地，硅烷基团可以由-Si (Y人)表示，其中Y为既可水解又可缩合的官能团，a和b各自是1-3且a+b为3。合适的可水解和可缩合的基团的非限制性实例包括烷氧基等。合适的具有硅烷基团的化合物的非限制性实例包括由ZR4Si(YaAb)表示的化合物，其中R4可以是任何合适的有机链，Z为能够与硫醇反应的末端官能团，A为C1-C4烃基， a和b各自是1-3且a+b为3。例如，R4可以是C1-C3烃链，Z可以是乙烯基、异氰酸酯基、 环氧基等。非限制性的具有硅烷基团的示例化合物包括硅烷封端的乙烯基化合物、硅烷封端的异氰酸酯化合物和硅烷封端的环氧化合物。在一种实施方案中，例如，硅烷封端的乙烯基化合物由CH2 = CH-R4-Si (YaAb)表示。在一种示例性实施方案中，硅烷封端的异氰酸酯化合物由NCO-R4-Si (YaAb)表示。在一种示例性实施方案中，硅烷封端环氧化合物由 R5-C-C-R4-Si(YaAb)
权利要求
1.用于形成密封剂的组合物，所述组合物包含由(Y人)SiR4Z' -R' -Z' R4Si (Y人)表示的硅烷封端的聚硫醚组分，其中 R'为主链中具有至少一个-C-S-C-键并且其中主链不含S-S键的聚硫醚链， Y为可水解和可缩合的官能团， A选自C1-C4烃官能团，和Z'为硫醇与选自异氰酸酯基、环氧基和乙烯基的官能团之间的反应产生的官能团；催化剂；和填料。
2.权利要求1的组合物，其中所述硅烷封端的聚硫醚组分包含式2表示的化合物 (YaAb)SiR4Z' - [-S-R1-S- (CH2) p-0- (-R2-O-) m- (CH2) q-] ^S-R1-S-Z ‘ R4Si (YaAb) (2) 其中R1选自C2-Cltl正亚烷基、C2-C6支化亚烷基、C6-C8亚环烷基、C6-C10烷基亚环烷基、杂环基团、-[(-CH2)厂札-畑丄-基团和其中至少一个-CH2-单元被甲基代替的-[(-CH2)P-X] Q-(-CH2) r-基团；&选自C2-Cltl正亚烷基、C2-C6支化亚烷基、C6-C8亚环烷基、C6-C14烷基亚环烷基、杂环基团和-[("CH2) P-X] q- (CH2) r_ 基团； Y为可水解和可缩合的官能团； A选自C1-C4烃官能团；X选自0原子、S原子和-NR3-基团，其中R3选自H原子和甲基； Z'为硫醇与选自异氰酸酯基、环氧基和乙烯基的官能团之间的反应产生的官能团； R4为C1-C3烃链； m为1-50的整数； η为1-60的整数； P为2-6的整数； q为1-5的整数； r为2-10的整数；和a和b各自是0-3的整数且a与b之和为3。
3.权利要求2的组合物，其中所述硅烷封端的聚硫醚为
4.权利要求2的组合物，其中m为1，&为正亚丁基，R1不是亚乙基或正亚丙基。
5.权利要求2的组合物，其中m为l，p为2，q为2，r为2, 为亚乙基，X不是0原子。
6.权利要求2的组合物，其中Y为烷氧基。
7.权利要求6的组合物，其中Y为甲氧基或乙氧基。
8.权利要求1的组合物，其中所述硅烷封端的聚硫醚组分包含具有硅烷基团的化合物和巯基封端的聚硫醚的反应产物。
9.权利要求8的组合物，其中所述具有硅烷基团的化合物选自硅烷封端的乙烯基化合物、硅烷封端的异氰酸酯化合物和硅烷封端的环氧化合物。
10.权利要求1的组合物，其中所述催化剂包括锡催化剂。
11.权利要求1的组合物，其中所述组合物基本上不含任何聚烯烃、聚丙烯酸酯、金属氧化物和聚环氧化物固化剂。
12.由权利要求1的组合物形成的密封剂。
13.包含用权利要求12的密封剂至少部分地密封的缝隙的航空航天器。
14.制备密封剂组合物的方法，所述方法包括使巯基封端的聚硫醚与具有硅烷基团的化合物反应以形成由(YaAb) SiR4Z' -R' -Z' R4Si (Y人)表示的硅烷封端的聚硫醚，其中R'为主链中具有至少一个-C-S-C-键并且其中主链不含S-S键的聚硫醚链， Y为可水解和可缩合的官能团， A选自C1-C4烃官能团，和Z'为硫醇与能够和硫醇反应的官能团之间的反应产生的官能团，其中所述能够和硫醇反应的官能团选自异氰酸酯基、环氧基和乙烯基；将所述硅烷封端的聚硫醚与催化剂合并以形成组合物；和将所述组合物与湿分隔离，其中所述组合物在对湿分密封时于环境温度下保持未固化。
全文摘要
提供了单组分可湿固化密封剂组合物及其制备方法。所述组合物包含硅烷封端的聚硫醚组分和催化剂。将硅烷封端的聚硫醚组分和催化剂与湿分隔离以防止固化。该组合物在环境温度下和在基本上不含湿分的条件下对固化而是稳定的。当所述组合物被施涂于基材上并且暴露于湿分时，该组合物固化以形成密封剂。制备密封剂组合物的方法包括使巯基封端的聚硫醚与具有硅烷基团的化合物反应以形成硅烷封端的聚硫醚。然后合并硅烷封端的聚硫醚与催化剂并且使其与湿分隔离以防止固化。最后，将所述组合物施涂于基材上并且暴露于湿分，所述湿分使该组合物固化以形成密封剂。
文档编号C09J171/00GK102471662SQ201080030674
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月29日 优先权日2009年7月9日
发明者R·林 申请人:Prc-迪索托国际公司